摘要

    阐述了IPv6是互联网向未来网络演进的必然选择，分析了IPv6在部署过程以及未来发展面临的挑战，指出了IPv6在部署后仍需在多个方面进行的技术演进和相关进展，以及IPv6与未来网络的关系。

    1  引言

    IPv6设计于20世纪90年代，当时的IP地址短缺问题被认为是互联网面临的主要挑战，IPv6协议也广泛地被认为是下一代互联网协议，IPv4 NAT等地址共享技术只是在IPv6正式推出之前扮演临时的过渡角色。然而随着互联网应用场景的变化，互联网的现有体系架构弊端凸现，体现在网络安全、服务质量、扩展性以及商业模式等多方面。人们开始考虑发展未来互联网技术，设计全新的体系架构来彻底解决互联网现有的问题。这使得IPv6处于一个两面夹击的尴尬地位，即目前广泛使用的IPv4 NAT等地址共享技术似乎使得地址短缺问题显得不那么迫切，而将来可能登场的未来互联网技术并没有将IPv6作为其必备部分。在向未来网络演进过程中，IPv6是否是必经阶段？IPv6的部署还存在哪些问题，该如何在发展中完善？IPv6与未来网络的关系又如何？这些构成了目前互联网各界对IPv6的主要疑问，也是本文主要讨论的内容。

    2  互联网技术的演进目标

    互联网在应用场景向以社会化应用的转变过程中，现有体系架构的弊端日渐凸现，导致网络在地址空间、路由扩展性、安全性、服务质量（QoS）、移动性以及管理等方面暴露了大量问题。随着移动互联网、物联网、云计算以及星际互联等应用的发展，将对现有互联网提出更高的要求，对现有体系架构带来更大的挑战。

    为应对互联网面临的诸多挑战，发达国家和国际组织都启动了对下一代互联网演进技术的研究。相比目前使用的互联网，下一代互联网将呈现出一系列新的特征：丰富的地址资源、安全可信、资源可知、网络可控可管、网络可运营和可扩展、具备大规模组网的能力、提供完全满足要求的服务质量、合理的商业模式、泛在移动以及绿色节能等，这些特点和需求构成了互联网技术的演进目标。

    3  IPv6是现阶段互联网演进的必然选择

    目前，地址短缺问题越来越突出和迫切。IPv4地址中，84%已被分配或预留，剩余地址中一部分已被非法使用。按照目前的速度，IANA地址池将在2010年底分光，RIR地址池将于2011年底分光。我国目前IPv4地址总量和人均占有率依然偏少，与发展需求极不相称，随着互联网的进一步发展和普及，尤其是移动互联网、物联网、家庭网络、IPTV、手机电视等应用的发展，我国未来5年IP地址需求量将达到345亿，是现在全部IPv4地址空间的8倍。地址资源枯竭的问题严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展，已经到了不得不解决的地步。

    为了缓解地址短缺问题，目前出现了一些地址复用和优化管理技术，但不能根本解决问题。大量地址复用技术的使用将更快地恶化全球互联网的运行和发展环境，使网络的复杂性加速增加，导致业务创新、部署和运营成本不断攀升，同时也给溯源等安全问题带来新的挑战。

    相比这些短期的解决方案，IPv6具有几乎无限的地址空间，可以保证IP网络端到端的透明性，简化网络结构，同时也是全球惟一发展的较成熟、可供产业界规模部署应用的技术。因此，IPv6的部署是现阶段互联网演进的最好选择，也是必然选择。

    4  IPv6和IPv4的共存阶段

    鉴于IPv4已经具有巨大的网络、终端和应用市场，而IPv6与IPv4互不兼容的事实，IPv4与IPv6的共存、发展和平滑过渡必将是一个代价不菲、复杂而长期的过程。与IPv4的共存、互通也是当前部署IPv6面临的主要问题。

    IETF近十年来一直十分重视IPv4与IPv6网络共存和互通技术方案的研究，目前已形成3大类网络过渡机制，分别是双栈机制、隧道机制和翻译机制。这3种机制都存在着局限性，各有自己的使用范围。双栈机制只能解决IPv4网络与IPv6网络共存问题，适用于地址消耗不大的核心网和城域网，或在终端小范围应用；隧道机制在部署时存在“N平方问题”，扩展性较差，不适合全网部署，只适用于少数同协议类型网络之间的互联。翻译机制是解决IPv4网络与IPv6网络互通问题的惟一途径，但是由于受到性能等方面的影响，翻译机制通常在网络边缘使用，如城域网或者用户终端。但是城域网翻译机制的具体技术尚未成熟，目前可用的翻译机制基本上是基于终端的翻译。因此，目前还没有一种机制能够完全解决IPv4与IPv6的共存与互通问题，各国在部署IPv6时，一般根据技术成熟度和网络实际情况，考虑多种机制的综合应用。